(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１液体と前記第１液体よりも高温かつ小流量の第２液体とを熱源として、車室内への送風空気を加熱する加熱用熱交換器（２）を備え、
前記加熱用熱交換器（２）は、前記第１液体と前記送風空気とを熱交換させる第１熱交換部（１０）と、前記第２液体と前記第１熱交換部（１０）で加熱された前記送風空気とを熱交換させる第２熱交換部（２０）とを備え、
前記第１熱交換部（１０）は、前記加熱用熱交換器（２）の左右方向一端側かつ下方に前記第１液体の入口（１０ａ）を有するとともに、上方に前記第１液体の出口（１０ｂ）を有し、
前記第２熱交換部（２０）は、前記加熱用熱交換器（２）の左右方向他端側かつ下方に前記第２液体の入口（２０ａ）を有するとともに、上方に前記第２液体の出口（２０ｂ）を有することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記第１、第２熱交換部（１０、２０）は、ともに、積層された複数のチューブ（１１、２１）と、前記複数のチューブ（１１、２１）の長手方向一端側に連通し、液体入口側となる入口側タンク部（１２、２２）と、前記複数のチューブ（１１、２１）の長手方向他端側に連通し、液体出口側となる出口側タンク部（１３、２３）とを備え、
前記第１、第２熱交換部（１０、２０）の前記入口側タンク部（１２、２２）が下側に位置し、前記第１、第２熱交換部（１０、２０）の前記出口側タンク部（１３、２３）が上側に位置し、
前記第１熱交換部（１０）は、前記入口側タンク部（１２）のうち前記加熱用熱交換器（２）の左右方向一端側に前記第１液体の入口（１０ａ）が設けられ、
前記第２熱交換部（２０）は、前記入口側タンク部（２２）のうち前記加熱用熱交換器（２）の左右方向他端側に前記第２液体の入口（２０ａ）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記第１、第２熱交換部（１０、２０）は、ともに、積層された複数のチューブ（１１、２１）と、前記複数のチューブ（１１、２１）の長手方向一端側に連通する第１タンク部（１２、２２）と、前記複数のチューブ（１１、２１）の長手方向他端側に連通する第２タンク部（１３、２３）とを備え、
前記第１、第２ヒータコア（１０、２０）の前記第１タンク部（１２、２２）が前記加熱用熱交換器（２）の左右方向一方側に位置し、前記第１、第２ヒータコア（１０、２０の前記第２タンク部（１３、２３）が前記加熱用熱交換器（２）の左右方向他方側に位置し、
前記第１熱交換部（１０）は、前記第１タンク部（１２）の内部に仕切壁（１６）が設けられ、前記第１タンク部（１２）の前記仕切壁（１６）よりも下側部分に前記第１液体の入口（１０ａ）が設けられ、前記第１タンク部（１２）の前記仕切壁（１６）よりも上側部分に前記第１液体の出口（１０ｂ）が設けられており、
前記第２熱交換部（２０）は、前記第２タンク部（２３）の内部に仕切壁（２６）が設けられ、前記第２タンク部（２３）の前記仕切壁（２６）よりも下側部分に前記第２液体の入口（２０ａ）が設けられ、前記第２タンク部（２３）の前記仕切壁（１６）よりも上側部分に前記第２液体の出口（２０ｂ）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車室内への送風空気を加熱する加熱用熱交換器を備える車両用空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような車両用空調装置として、特許文献１、２に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１に記載のものでは、エンジン内部の冷却水流路として、シリンダヘッドを冷却するシリンダヘッド側流路とシリンダブロックを冷却するシリンダブロック側流路とがあり、シリンダヘッド側流路を通過した冷却水が１つの加熱用熱交換器に流入する構成となっている。
【０００４】
また、特許文献２に記載のものでは、空気を加熱するための加熱用熱交換器を２つ備え、エンジンに設けられた１つの冷却水出口から流出の冷却水を分流させて、それぞれの加熱用熱交換器に流入させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５３３７７０４号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１００８４７１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年では、車両に搭載されるエンジンに対して、要求される出力を確保しつつ、従来よりも小型化させたいという要望がある。これを実現するために、圧縮比を上げたり、過給機付きエンジンでは過給圧を上げたりすると、ノッキングが生じる恐れがあるので、耐ノッキング性能を向上させる必要がある。そこで、耐ノッキング性能を向上させるために、シリンダヘッドを積極的に冷却することが考えられる。
【０００７】
ただし、シリンダブロックについてはエンジン内部のフリクション増加を抑制するために、所定温度以上に維持する必要がある。このため、エンジン内部の冷却水流路として、シリンダヘッド側流路と、シリンダブロック側流路とを設け、シリンダヘッド側流路の冷却水流量をシリンダブロック側流路の冷却水流量よりも多くすることが考えられる。
【０００８】
しかし、この場合、シリンダヘッドを冷却した後の冷却水温度が暖房に必要な最小温度よりも低くなり、特許文献１に記載の技術のように、シリンダヘッドを冷却した冷却水のみを熱源として車室内への送風空気を加熱すると、空気温度を十分に高くできないという問題が生じる。ちなみに、従来では、シリンダヘッドを冷却した後の冷却水温度は、８０〜９０℃程度であり、暖房に必要な最小温度を超えていたので、このような問題は生じなかった。
【０００９】
そこで、加熱用熱交換器として、シリンダヘッドを冷却した冷却水と送風空気とを熱交換させる第１熱交換部と、シリンダブロックを冷却した冷却水と第１熱交換部で加熱された送風空気とを熱交換させる第２熱交換部とを備える構成とすることが考えられる。
【００１０】
これによれば、第１熱交換部において、シリンダブロックを冷却した冷却水を熱源として、送風空気を加熱した後、第２熱交換部において、シリンダヘッド冷却後の冷却水よりも高温であるシリンダブロック冷却後の冷却水を熱源として、第１熱交換部で加熱された送風空気をさらに加熱するので、加熱用熱交換器通過後の空気温度を十分に高くすることができる。
【００１１】
しかしながら、第１熱交換部の左右方向一端側に冷却水入口を設け、同様に、第２熱交換部の左右方向一端側に冷却水入口を設けると、加熱用熱交換器通過後の空調風において、加熱用熱交換器の左右方向で温度が異なるという温度分布が生じる。
【００１２】
特に、シリンダブロック側流路の冷却水流量がシリンダヘッド側流路の冷却水流量よりも少ないので、第２熱交換部に流入する冷却水が第１熱交換部に流入する冷却水よりも小流量となる。このため、第２熱交換部では、冷却水入口近傍での冷却水からの放熱量が大きく、第２熱交換部の吹出空気における左右方向の温度差が、第１熱交換部の吹出空気における左右方向での温度差よりも大きくなってしまう。この結果、上述の加熱用熱交換器では、加熱用熱交換器通過後の空調風における上記温度分布の問題が顕著となる。
【００１３】
本発明は上記点に鑑みて、加熱用熱交換器通過後の空調風に生じる左右方向の温度差を低減できる車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１液体と第１液体よりも高温かつ小流量の第２液体とを熱源として、車室内への送風空気を加熱する加熱用熱交換器（２）を備え、
加熱用熱交換器（２）は、第１液体と送風空気とを熱交換させる第１熱交換部（１０）と、第２液体と第１熱交換部（１０）で加熱された送風空気とを熱交換させる第２熱交換部（２０）とを備え、
第１熱交換部（１０）は、加熱用熱交換器（２）の左右方向一端側かつ下方に第１液体の入口（１０ａ）を有するとともに、上方に第１液体の出口（１０ｂ）を有し、
第２熱交換部（２０）は、加熱用熱交換器（２）の左右方向他端側かつ下方に第２液体の入口（２０ａ）を有するとともに、上方に第２液体の出口（２０ｂ）を有することを特徴としている。
【００１５】
これによると、第１、第２熱交換部の液体入口の位置を左右逆にしているので、第１、第２熱交換部の吹出空気に生じる左右方向の温度分布を左右逆の関係にでき、その結果、加熱用熱交換器通過後の空調風に生じる左右方向の温度差を低減できる。
【００１７】
さらに、これによると、加熱用熱交換器通過後の空調風に上側が低温となり、下側が高温となる上下方向の温度分布を形成できるので、上側の空調風をフェイス吹出口から乗員の上半身に向けて吹き出し、下側の空調風をフット吹出口から乗員の足元に向けて吹き出すようにすることで、車室内の温度分布を頭寒足熱型として、乗員の快適性の向上を図ることができる。
【００１８】
請求項１に記載の発明においては、例えば、請求項２に記載のように、第１、第２熱交換部（１０、２０）は、ともに、積層された複数のチューブ（１１、２１）と、複数のチューブ（１１、２１）の長手方向一端側に連通し、液体入口側となる入口側タンク部（１２、２２）と、複数のチューブ（１１、２１）の長手方向他端側に連通し、液体出口側となる出口側タンク部（１３、２３）とを備え、
第１、第２熱交換部（１０、２０）の入口側タンク部（１２、２２）が下側に位置し、第１、第２熱交換部（１０、２０）の出口側タンク部（１３、２３）が上側に位置し、
第１熱交換部（１０）は、入口側タンク部（１２）のうち加熱用熱交換器（２）の左右方向一端側に第１液体の入口（１０ａ）が設けられ、
第２熱交換部（２０）は、入口側タンク部（２２）のうち加熱用熱交換器（２）の左右方向他端側に第２液体の入口（２０ａ）が設けられている構成を採用できる。
【００１９】
また、請求項１に記載の発明においては、例えば、請求項３に記載のように、第１、第２熱交換部（１０、２０）は、ともに、積層された複数のチューブ（１１、２１）と、複数のチューブ（１１、２１）の長手方向一端側に連通する第１タンク部（１２、２２）と、複数のチューブ（１１、２１）の長手方向他端側に連通する第２タンク部（１３、２３）とを備え、
第１、第２ヒータコア（１０、２０）の第１タンク部（１２、２２）が加熱用熱交換器（２）の左右方向一方側に位置し、第１、第２ヒータコア（１０、２０の第２タンク部（１３、２３）が加熱用熱交換器（２）の左右方向他方側に位置し、
第１熱交換部（１０）は、第１タンク部（１２）の内部に仕切壁（１６）が設けられ、第１タンク部（１２）の仕切壁（１６）よりも下側部分に第１液体の入口（１０ａ）が設けられ、第１タンク部（１２）の仕切壁（１６）よりも上側部分に第１液体の出口（１０ｂ）が設けられており、
第２熱交換部（２０）は、第２タンク部（２３）の内部に仕切壁（２６）が設けられ、第２タンク部（２３）の仕切壁（２６）よりも下側部分に第２液体の入口（２０ａ）が設けられ、第２タンク部（２３）の仕切壁（１６）よりも上側部分に第２液体の出口（２０ｂ）が設けられている構成を採用できる。
【００２０】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態における車両用空調装置の概略構成図である。
【図２】図１中の加熱用熱交換器２の側面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図２の第１、第２ヒータコア１０、２０の正面図である。
【図４】図３（ａ）、（ｂ）中のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、第１実施形態における第１ヒータコア１０、第２ヒータコア２０、加熱用熱交換器２全体の吹出空気温度分布を示す概念図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、比較例１における第１ヒータコア１０、第２ヒータコア２０、加熱用熱交換器２全体の吹出空気温度分布を示す概念図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、第２実施形態における第１ヒータコア１０、第２ヒータコア２０、加熱用熱交換器２全体の吹出空気温度分布を示す概念図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、第３実施形態における加熱用熱交換器の第１、第２ヒータコア１０、２０の正面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、第３実施形態における第１ヒータコア１０、第２ヒータコア２０、加熱用熱交換器２全体の吹出空気温度分布を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２３】
（第１実施形態）
図１に本実施形態における車両用空調装置の概略構成を示す。本実施形態の車両用空調装置は、エンジン（内燃機関）および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車等に搭載されるものである。
【００２４】
本実施形態の車両用空調装置１は、エンジン３０の冷却水と車室内への送風空気とを熱交換させることにより、車室内への送風空気を加熱する加熱用熱交換器２を備えている。なお、冷却水は水もしくは添加成分を含む水である。  
【００２５】
加熱用熱交換器２は、第１ヒータコア１０と第２ヒータコア２０とを有し、両者が一体化したものである。第１ヒータコア１０、第２ヒータコア２０が、それぞれ、本発明における加熱用熱交換器の第１熱交換部、第２熱交換部に相当する。
【００２６】
第１ヒータコア１０はエンジン３０のシリンダヘッド３１を冷却した冷却水が流入し、第２ヒータコア２０はエンジン３０のシリンダブロック３２を冷却した冷却水が流入するようになっている。また、第１ヒータコア１０は、空気流れ上流側に位置し、第２ヒータコア２０は、空気流れ下流側に位置している。
【００２７】
ここで、エンジン３０において、シリンダブロック３２は、ピストンが往復運動するシリンダボア（円柱状の穴）を構成するブロック体である。シリンダヘッド３１は、シリンダボアの上死点側の開口部を閉塞して燃焼室を構成するブロック体である。
【００２８】
エンジン３０のシリンダヘッド３１側に第１冷却水入口３１ａと第１出口部としての第１冷却水出口３１ｂとが設けられ、シリンダヘッド３１の内部には、シリンダヘッド３１を冷却する冷却水が流れるシリンダヘッド側の冷却水流路が形成されている。第１冷却水入口３１ａから流入した冷却水は、シリンダヘッド３１の内部を流れた後、第１冷却水出口３１ｂから流出する。
【００２９】
同様に、エンジン３０のシリンダブロック３２側に第２冷却水入口３２ａと第２出口部としての第２冷却水出口３２ｂとが設けられ、シリンダブロック３２の内部には、シリンダブロック３２を冷却する冷却水が流れるシリンダブロック側の冷却水流路が形成されている。第２冷却水入口３２ａから流入した冷却水は、シリンダブロック３２の内部を流れた後、第２冷却水出口３２ｂから流出する。このように、本実施形態では、シリンダブロック３２を冷却した冷却水は、シリンダヘッド３１を冷却した冷却水と合流することなく、第２冷却水出口３２ｂから流出する。
【００３０】
このように、本実施形態のエンジン３０は２つの冷却系統を有している。そして、エンジン３０の定常運転時に、シリンダヘッド側の冷却水流路の冷却水流量を、シリンダブロック側の冷却水流路の冷却水流量よりも多くして、シリンダブロック３２よりもシリンダヘッド３１を積極的に冷却するようになっている。これは、シリンダヘッド３１を低温度にすることで、耐ノッキング性能を向上させるとともに、シリンダブロック３２を高温度に維持することで、エンジンオイルの低粘度を維持して、エンジン内部のフリクション増加を抑制するためである。
【００３１】
そして、加熱用熱交換器２において、第１ヒータコア１０の冷却水入口１０ａは、エンジン３０のシリンダヘッド３１側の第１冷却水出口３１ｂに配管を介して連結されており、第１冷却水出口３１ｂから流出の冷却水が第１ヒータコア１０に流入する。一方、第２ヒータコア２０の冷却水入口２０ａは、エンジン３０のシリンダブロック３２側の第２冷却水出口３２ｂに配管を介して連結されており、この第２冷却水出口３２ｂから流出の冷却水が第２ヒータコア２０に流入する。
【００３２】
したがって、本実施形態では、第１ヒータコア１０に低温かつ大流量の冷却水が流入し、第２ヒータコア２０に高温かつ小流量の冷却水が流入する。具体的には、第１ヒータコア１０に流入する冷却水の温度および流量は、３０〜６０℃、５〜１５Ｌ／ｍｉｎの範囲であり、第２ヒータコア２０に流入する冷却水の温度および流量は、４０〜９０℃、０．２〜３Ｌ／ｍｉｎの範囲である。
【００３３】
第１ヒータコア１０および第２ヒータコア２０は、後述の通り、それぞれ、独立した熱交換コア部を有している。このため、第１ヒータコア１０に流入した冷却水は、第２ヒータコア２０に流入した冷却水と混ざることなく、第１ヒータコア１０の熱交換コア部で空気と熱交換する。同様に、第２ヒータコア２０に流入した冷却水は、第１ヒータコア１０に流入した冷却水と混ざることなく、第２ヒータコア２０の熱交換コア部で空気と熱交換する。
【００３４】
そして、第１ヒータコア１０の冷却水出口１０ｂから流出の冷却水と、第２ヒータコア２０の冷却水出口２０ｂから流出の冷却水とは、加熱用熱交換器２の冷却水流れ下流側で合流した後、分岐部４１で分岐して、エンジン３０の第１冷却水入口３１ａと第２冷却水出口３２ａのそれぞれに流入する。
【００３５】
また、図１に示すように、ウォータポンプ４２が、加熱用熱交換器２と分岐部４１との間の冷却水流路途中に配置されている。ウォータポンプ４２は、冷却水流れを形成するとともに、冷却水流量を調整する調整手段である。ウォータポンプ４２は、メカ式あるいは電動式ポンプであり、図示しない制御装置によって回転数が制御されることで、冷却水流量を制御する。
【００３６】
なお、エンジン３０は、図示しないラジエータと連通しており、シリンダヘッド３１から流出の冷却水がラジエータで放熱し、放熱後の冷却水がシリンダヘッド３２に流入でき、シリンダブロック３２から流出の冷却水がラジエータで放熱し、放熱後の冷却水がシリンダブロック３２に流入できるようになっている。
【００３７】
次に、加熱用熱交換器２について詳細に説明する。図２に加熱用熱交換器２の側面図を示し、図３（ａ）、（ｂ）のそれぞれに空気流れ下流側から見た第１、第２ヒータコア１０、２０の正面図を示す。なお、図中の上下方向の矢印は、車両に搭載された状態での重力方向に対して平行な上下方向を示しており、他の図においても同様である。また、このときの車両は、傾斜面ではなく水平な面上に位置している。
【００３８】
図２、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、加熱用熱交換器２の第１、第２ヒータコア１０、２０は、ともに、積層された複数本の扁平状のチューブ１１、２１と、複数本のチューブ１１、２１の長手方向一端側に連通し、冷却水入口側となる入口側タンク部１２、２２と、複数本のチューブ１１、２１の長手方向他端側に連通し、冷却水出口側となる出口側タンク部１３、２３とを備えている。
【００３９】
加熱用熱交換器２は、車室内に向かう送風空気を形成する図示しない送風機とともに図示しない空調ケースに収容されて、車両に搭載されている。具体的には、加熱用熱交換器２は、第２ヒータコア２０が第１ヒータコア１０よりも空気流れ下流側に位置するとともに、第１、第２ヒータコア１０、２０の入口側タンク部１２、２２が下側に位置し、第１、第２ヒータコア１０、２０の出口側タンク部１３、２３が上側に位置し、さらに、チューブ１１、２１の長手方向が鉛直方向に平行な向きとなるように、車両に搭載されている。
【００４０】
第１ヒータコア１０と第２ヒータコア２０とは、空気流れ方向で見たときの左右上下方向の大きさが同等である。これにより、第１ヒータコア１０通過後の空気の全てが第２ヒータコア２０を通過するようになっている。
【００４１】
第１、第２ヒータコア１０、２０の両方において、複数のチューブ１１、２１は、一方向（上下方向）に延びており、その一方向に垂直な方向である車両左右方向に一列に並ぶように積層されている。入口側タンク部１２、２２と出口側タンク部１３、２３は、チューブ１１、２１の積層方向に細長く延びる形状になっている。したがって、車両左右方向は、チューブ１１、２１の積層方向、入口側タンク部１２、２２の長手方向に相当する。
【００４２】
また、第１、第２ヒータコア１０、２０は、チューブ１１、２１の外面に接合された伝熱促進のためのコルゲート状のフィン１４、２４を備えている。第１、第２ヒータコア１０、２０では、それぞれ、チューブ１１、２１とフィン１４、２４との積層構造により全パスタイプ、すなわち、一方向流れタイプの第１、第２熱交換コア部１５、２５が構成されている。
【００４３】
したがって、第１、第２熱交換コア部１５、２５では、それぞれ、入口側タンク部１２、２２に流入した冷却水が複数のチューブ１１、２１に分配されて、複数のチューブ１１、２１内を下から上に向かって冷却水が流れる。
【００４４】
また、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、第１、第２ヒータコア１０、２０の入口側タンク部１２、２２のそれぞれに冷却水入口１０ａ、２０ａが設けられており、第１、第２ヒータコア１０、２０の出口側タンク部１３、２３のそれぞれに冷却水出口１０ｂ、２０ｂが設けられている。
【００４５】
本実施形態では、第１ヒータコア１０の冷却水入口１０ａおよび冷却水出口１０ｂは、空気流れ方向で加熱用熱交換器２を見たときの加熱用熱交換器２の左右方向一端側（図３（ａ）の左側）に位置し、第２ヒータコア２０の冷却水入口２０ａおよび冷却水出口２０ｂは、加熱用熱交換器２の左右方向他端側（図３（ｂ）の右側）に位置している。
【００４６】
したがって、第１ヒータコア１０では、入口側タンク部１２内を図３（ａ）の左側から右側に向かって冷却水が流れ、出口側タンク部１３内を図３（ａ）の右側から左側に向かって流れる。これとは逆に、第２ヒータコア２０では、入口側タンク部２２内を図３（ｂ）の右側から左側に向かって冷却水が流れ、出口側タンク部２３内を図３（ｂ）の左側から右側に向かって流れる。
【００４７】
また、図２に示すように、第１、第２ヒータコア１０、２０の入口側タンク部１２、２２は、一体化されており、１つの入口側タンク５０の内部を仕切壁５１によって２つに仕切ることで構成されている。
【００４８】
ここで、図４に、図３（ａ）、（ｂ）中のＩＶ−ＩＶ線断面図を示す。図４は、第１、第２ヒータコア１０、２０の入口側タンク部１２、２２の横断面図である。図４に示すように、第１、第２ヒータコア１０、２０の入口側タンク部１２、２２は、具体的には、共通のタンク本体部材５２と共通のコアプレート５３とによって形成されるタンク内部空間を、第１ヒータコア１０側の空間と第２ヒータコア２０側との空間とに仕切壁５１で仕切ることで、構成されている。主にタンク内部空間を構成する共通のタンク本体部材５２と、複数のチューブが挿入される共通のコアプレート５３と、仕切壁５１とは、アルミニウム等の金属で構成されており、ろう付けされている。
【００４９】
また、図２に示すように、第１、第２ヒータコア１０、２０の出口側タンク部１３、２３も、入口側タンク部１２、２２と同様に一体化されており、１つの出口側タンク６０の内部を仕切壁６１によって２つに仕切ることで構成されている。
【００５０】
なお、空調ケースには、加熱用熱交換器２を迂回して送風空気が流れるバイパス空気通路と、バイパス空気通路の通過後の空気と、加熱用熱交換器２の通過後の空気との混合割合を調整するエアミックスドアとが設けられている。そして、加熱用熱交換器２通過後の空気が流れる空気流路は、その下側がフット吹出口に連なっており、その上側がデフロスタ吹出口、フェイス吹出口に連なっている。
【００５１】
次に、本実施形態の車両用空調装置１の作動を説明する。
【００５２】
車両用空調装置１の図示しない制御装置は、暖房時に、目標吹出空気温度ＴＡＯに応じた送風量となるように送風機を制御し、所望の位置となるようにエアミックスドアを制御する。目標吹出空気温度ＴＡＯは、設定温度、環境条件によって定まる空調熱負荷に応じて算出されるもので、吹出口から車室内へ吹き出す空気の目標温度である。
【００５３】
これにより、第１ヒータコア１０では、シリンダヘッド３１冷却後の冷却水との熱交換によって送風空気を加熱する。シリンダヘッド３１冷却後の冷却水は、シリンダヘッド３１を積極的に冷却しているため、暖房に必要な最小温度よりも低温ではあるが、シリンダブロック３２冷却後の冷却水よりも大流量であり、熱量を多く有している。そこで、本実施形態では、シリンダヘッド３１冷却後の冷却水の熱量をできるだけ多く取り出すために、第２ヒータコア２０と比較して、第１ヒータコア１０内部の冷却水流量を多くし、空気と冷却水との熱伝達係数を大きくしている。このため、第１ヒータコア１０では、シリンダヘッド３１冷却後の大流量の冷却水から多くの熱量を送風空気に供給できる。この結果、第１ヒータコア１０通過後の空気の温度は、第１ヒータコア１０に流入する前の冷却水温度（第１ヒータコアの入口水温）に近い温度となる。
【００５４】
そして、第２ヒータコア２０では、シリンダブロック３２冷却後の冷却水との熱交換によって、第１ヒータコア１０通過後の送風空気を加熱する。シリンダブロック３２冷却後の冷却水は、シリンダヘッド３１冷却後の冷却水よりも高温なので、第２ヒータコア２０通過後の送風空気の温度を、第１ヒータコア１０通過後の送風空気よりもさらに高い温度まで上昇させることができる。
【００５５】
ところで、本実施形態とは異なり、特許文献１に記載の技術のように、シリンダヘッド３１を冷却した冷却水のみを熱源として空気を加熱したのでは、空気温度を十分に高くできず、暖房が成立しない。また、エンジンから流出のシリンダヘッド３１冷却後の冷却水とシリンダブロック３２冷却後の冷却水とを全て混合してしまう場合、混合後の冷却水温度が暖房に必要な最小温度よりも低くなる。このため、冷却水から空気へのエネルギ伝達効率が低くなるので、混合後の冷却水を熱源として空気を加熱しても、空気温度を十分に高くできず、暖房が成立しない。
【００５６】
これに対して、本実施形態では、エンジン３０に第１冷却水出口３１ｂと第２冷却水出口３２ｂとを設け、第１冷却水出口３１ｂからシリンダヘッド３１冷却後の低温側冷却水を流出させ、第２冷却水出口３２ｂからシリンダブロック３２冷却後の高温側の冷却水を流出させている。そして、両方の冷却水を混合させることなく、第１冷却水出口３１ｂから流出の低温側冷却水を第１ヒータコア１０に流入させ、第２冷却水出口３２ｂから流出の高温側冷却水を第２ヒータコア２０に流入させている。
【００５７】
このように、本実施形態では、第２ヒータコア２０で、第２冷却水出口３２ｂから流出の高温側の冷却水を熱源として車室内への送風空気を加熱するので、第１冷却水出口３１ｂから流出の低温側の冷却水のみを熱源とする場合や、低温側冷却水と高温側冷却水とを混合した混合水を熱源とする場合と比較して、第２ヒータコア２０で加熱後の空気温度を高くすることができる。
【００５８】
さらに、本実施形態では、第１ヒータコア１０で低温側の冷却水を熱源として送風空気を加熱した後、この加熱後の空気を第２ヒータコア２０で高温側の冷却水を熱源として加熱するので、低温側の冷却水と高温側の冷却水との両方の熱量を有効に利用できる。
【００５９】
すなわち、本実施形態によれば、第１、第２冷却水出口部３１ｂ、３２ｂの両方から流出の冷却水全体を混合したものを熱源として、１つのヒータコアで車室内への送風空気を加熱する場合と比較して、ヒータコアでの冷却水全体における冷却水から空気へのエネルギ伝達効率を高めることができる。この結果、送風機の送風量が多い場合であっても、空気を十分に高い温度まで上昇させることができ、暖房を成立させることができる。
【００６０】
次に、本実施形態の車両用空調装置１の主な特徴を説明する。
【００６１】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のそれぞれに、本実施形態における第１ヒータコア１０、第２ヒータコア２０、加熱用熱交換器２全体の吹出空気温度分布を示す。一方、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のそれぞれに、比較例１における第１ヒータコア１０、第２ヒータコア２０、加熱用熱交換器２全体の吹出空気温度分布を示す。なお、図５、６中の破線で囲まれた領域が吹出空気温度分布である。また、図５（ａ）、（ｂ）、図６（ａ）、（ｂ）は、仮に、第１、第２ヒータコア１０、２０の一方に対して温度分布が無い空気を通過させたときの第１、第２ヒータコア１０、２０の一方からの吹出空気についての温度分布であり、図５（ｃ）、図６（ｃ）は、第１、第２ヒータコア１０、２０を順に通過した空調風についての温度分布である。
【００６２】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、比較例１の加熱用熱交換器２は、第１ヒータコア１０の冷却水入口１０ａおよび冷却水出口１０ｂと、第２ヒータコア２０の冷却水入口２０ａおよび冷却水出口２０ｂとが、どちらも、加熱用熱交換器２の左右方向一端側（図６の左側）に位置している点が第１実施形態と異なり、その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００６３】
まず、図５（ａ）、（ｂ）および図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第１、第２ヒータコア１０、２０の左右方向一端側に冷却水入口１０ａ、２０ａが設けられていると、下記の理由等により、第１、第２ヒータコア１０、２０それぞれからの吹出空気には、左右方向で温度が異なるという温度分布が生じる。
【００６４】
すなわち、第１ヒータコア１０では、複数のチューブ１１のうち冷却水入口１０ａに近い側の冷却水流量が多く、複数のチューブ１１のうち冷却水入口１０ａに遠い側の冷却水流量が少ないという左右方向での流量分布が生じる。特に、本実施形態の第１ヒータコア１０は、冷却水入口１０ａと冷却水出口１０ｂとが左右方向で同じ側に位置するため、複数のチューブ１１のうち冷却水入口１０ａに近い側は、複数のチューブ１１のうち冷却水入口１０ａに遠い側よりも、冷却水入口から冷却水出口までの通水経路が短く、通水抵抗が小さいので、このような左右方向での流量分布が生じやすい。また、入口側タンク部１２の左右方向一端側に冷却水入口１０ａが設けられていると、入口側タンク部１２内では冷却水入口１０ａから離れるにつれて空気への放熱により冷却水温度が低下する。
【００６５】
このため、第１ヒータコア１０の吹出空気は、左右方向で、冷却水入口１０ａの位置と同じ側が高温となり、冷却水入口１０ａの位置と反対側が低温となるという温度分布が生じる。
【００６６】
本実施形態の第２ヒータコア２０の吹出空気においても、第１ヒータコア１０と同様に、左右方向での冷却水入口２０ａの位置と同じ側が高温となり、冷却水入口２０ａの位置と反対側が低温となるという温度分布が生じる。ただし、第２ヒータコア２０では、冷却水流量が第１ヒータコア１０よりも小流量であるため、複数のチューブ２１のうち冷却水入口２０ａに近い側での冷却水からの放熱量が大きく、第２ヒータコア２０の吹出空気における左右方向の温度差が、第１ヒータコア１０の吹出空気における左右方向での温度差よりも大きくなってしまう。
【００６７】
そして、比較例１では、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第１、第２ヒータコア１０、２０において、冷却水入口１０ａ、２０ａの位置が左右方向で同じ側にあるので、第１、第２ヒータコア１０、２０の吹出空気は、高温側と低温側とが左右方向で同じ側にあり、温度分布が同じ関係である。
【００６８】
このため、図６（ｃ）に示すように、加熱用熱交換器２全体の吹出空気には、左右方向で温度が大きく異なるという温度分布が生じてしまう。この結果、例えば、加熱用熱交換器２通過後の空調風が車両左右方向の一方側と他方側に分岐して、運転席側の吹出口、助手席側の吹出口から空調風が吹き出される場合に、運転席側、助手席側での吹出空気温度に差が生じてしまう。
【００６９】
これに対して、本実施形態では、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、第１、第２ヒータコア１０、２０において、冷却水入口１０ａ、２０ａの位置を左右逆にしているので、第１、第２ヒータコア１０、２０の吹出空気に生じる左右方向の温度分布を左右逆の関係にできる。
【００７０】
このため、本実施形態によれば、図５（ｃ）に示すように、加熱用熱交換器２全体の吹出空気に生じる左右方向の温度差を低減できる。この結果、加熱用熱交換器２の通過後の空調風が車両左右方向の一方側と他方側に分岐して、運転席側の吹出口、助手席側の吹出口から空調風が吹き出される場合において、車室内の運転席側と助手席側の吹出空気温度差が低減される。
【００７１】
ちなみに、本実施形態では、第１、第２ヒータコア１０、２０の冷却水入口１０ａ、２０ａがどちらも下方に位置し、第１、第２ヒータコア１０、２０の冷却水出口１０ｂ、２０ｂがどちらも上方に位置するので、図５（ｃ）に示すように、加熱用熱交換器２全体の吹出空気には上側が低温となり、下側が高温となる上下方向の温度分布が生じる。
【００７２】
これにより、加熱用熱交換器２通過後の空調風を上側と下側に分岐させ、上側の空調風をフェイス吹出口から乗員の上半身に向けて吹き出し、下側の空調風をフット吹出口から乗員の足元に向けて吹き出すようにすることで、車室内の温度分布を頭寒足熱型として、乗員の快適性の向上を図ることができる。
【００７３】
（第２実施形態）
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のそれぞれに、本実施形態における第１ヒータコア１０、第２ヒータコア２０、加熱用熱交換器２全体の吹出空気温度分布を示す。
【００７４】
本実施形態の加熱用熱交換器２は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第１、第２ヒータコア１０、２０のそれぞれにおいて、冷却水入口１０ａ、２０ａと冷却水出口１０ｂ、２０ｂとが左右方向で異なる側に配置されている点が第１実施形態の加熱用熱交換器２と異なっている。
【００７５】
すなわち、第１ヒータコア１０は、図７（ａ）に示すように、冷却水入口１０ａが左右方向一端側（図の左端側）に位置し、冷却水出口１０ｂが左右方向他端側（図の右端側）に位置する。一方、第２ヒータコア２０は、図７（ｂ）に示すように、冷却水入口２０ａが左右方向他端側（図の右端側）に位置し、冷却水出口２０ｂが左右方向一端側（図の左側）に位置している。
【００７６】
この場合でも、第１、第２ヒータコア１０、２０では、複数のチューブ１１、２１のうち冷却水入口１０ａ、２０ａに近い側の冷却水流量が多く、複数のチューブ１１、２１のうち冷却水入口１０ａ、２０ａに遠い側の冷却水流量が少ないという左右方向での流量分布が生じる。また、入口側タンク部１２、２２の左右方向一端側に冷却水入口１０ａ、２０ａが設けられていると、入口側タンク部１２、２２内では冷却水入口１０ａ、２０ａから離れるにつれて空気への放熱により温度が低下する。
【００７７】
さらに、第２ヒータコア２０では、冷却水流量が第１ヒータコア１０よりも小流量であるため、複数のチューブ１１のうち冷却水入口２０ａに近い側での冷却水からの放熱量が大きい。
【００７８】
このため、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第１、第２ヒータコア１０、２０それぞれからの吹出空気には、左右方向で温度が異なるという温度分布が生じる。
【００７９】
そして、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第１、第２ヒータコア１０、２０において、冷却水入口１０ａ、２０ａの位置を左右逆にしているので、第１、第２ヒータコア１０、２０の吹出空気に生じる左右方向の温度分布を左右逆の関係にできる。このため、本実施形態によっても、図７（ｃ）に示すように、加熱用熱交換器２全体の吹出空気に生じる左右方向の温度差を低減できる。
【００８０】
（第３実施形態）
図８（ａ）、（ｂ）のそれぞれに本実施形態における加熱用熱交換器の第１、第２ヒータコア１０、２０の空気流れ下流側から見た正面図を示す。
【００８１】
第１、第２実施形態は、第１、第２ヒータコア１０、２０が複数のチューブ内を冷却水が一方向に流れる全パスタイプであったが、本実施形態は、第１、第２ヒータコア１０、２０が一方向に冷却水が流れた後、反対方向に冷却水が流れるＵターンタイプのものである。以下では、第１実施形態と異なる点を主に説明する。
【００８２】
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、加熱用熱交換器２の第１、第２ヒータコア１０、２０は、ともに、積層された複数本の扁平状のチューブ１１、２１と、複数本のチューブ１１、２１の長手方向一端側に連通する第１タンク部１２、２２と、複数本のチューブ１１、２１の長手方向他端側に連通する第２タンク部１３、２３と、チューブ１１、２１の外面に接合されたフィン１４、２４とを備えており、チューブ１１、２１とフィン１４、２４との積層構造により第１、第２熱交換コア部１５、２５が構成されている。
【００８３】
そして、本実施形態では、第１、第２ヒータコア１０、２０の第１タンク部１２、２２が左右方向一方側（図の左側）に位置し、第１、第２ヒータコア１０、２０の第２タンク部１３、２３が左右方向他方側（図の右側）に位置し、さらに、チューブ１１、２１の長手方向が水平方向に平行な向きとなるように、加熱用熱交換器２が車両に搭載される。
【００８４】
第１ヒータコア１０は、図８（ａ）の左側に位置する第１タンク部１２の長手方向中央部に仕切壁１６が設けられており、第１タンク部１２の仕切壁１６よりも下側部分に冷却水入口１０ａが設けられ、第１タンク部１２の仕切壁１６よりも上側部分に冷却水出口１０ｂが設けられている。
【００８５】
このため、第１ヒータコア１０では、冷却水入口１０ａから流入した冷却水が、複数のチューブ１１のうち下側半分に位置するチューブ１１内を図の左側から右側に向かって流れた後、複数のチューブ１１のうち上側半分に位置するチューブ１１内を図の右側から左側に向かって流れる。
【００８６】
一方、第２ヒータコア２０は、図８（ｂ）の右側に位置する第２タンク部２３の長手方向中央部に仕切壁２６が設けられており、第２タンク部２３の仕切壁２６よりも下側部分に冷却水入口２０ａが設けられ、第２タンク部２３の仕切壁２６よりも上側部分に冷却水出口２０ｂが設けられている。
【００８７】
このため、第２ヒータコア２０では、第１ヒータコア１０とは逆に、冷却水入口２０ａから流入した冷却水は、複数のチューブ２１のうち下側半分に位置するチューブ２１内を図の右側から左側に向かって流れた後、複数のチューブ２１のうち上側半分に位置するチューブ２１内を図の左側から図の右側に向かって流れる。
【００８８】
図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のそれぞれに、本実施形態における第１ヒータコア１０、第２ヒータコア２０、加熱用熱交換器２全体の吹出空気温度分布を示す。
【００８９】
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、第１、第２ヒータコア１０、２０の左右方向一端側に冷却水入口１０ａ、２０ａが設けられており、冷却水は放熱しながら流れるので、第１、第２ヒータコア１０、２０それぞれからの吹出空気には、左右方向で温度が異なるという温度分布が生じる。すなわち、吹出空気のうち下半分では、左右方向で冷却水入口１０ａ、２０ａ側が高温となり、冷却水入口１０ａ、２０ａから離れた側が中温となり、吹出空気のうち上半分では、冷却水出口１０ｂ、２０ｂから離れた側が中温となり、冷却水出口１０ｂ、２０ｂ側が低温となる。
【００９０】
そして、本実施形態では、第１、第２ヒータコア１０、２０において、冷却水入口１０ａ、２０ａの位置を左右逆にしているので、第１、第２ヒータコア１０、２０の吹出空気に生じる左右方向の温度分布を左右逆の関係にできる。このため、本実施形態によれば、図９（ｃ）に示すように、加熱用熱交換器２全体の吹出空気に生じる左右方向の温度差を低減できる。
【００９１】
また、本実施形態においても、第１、第２ヒータコア１０、２０の冷却水入口１０ａ、２０ａがどちらも下方に位置し、第１、第２ヒータコア１０、２０の冷却水出口１０ｂ、２０ｂがどちらも上方に位置するので、図９（ｃ）に示すように、加熱用熱交換器２全体の吹出空気には上側が低温となり、下側が高温となる上下方向の温度分布が生じる。
【００９２】
したがって、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００９３】
（他の実施形態）
（１）第１、第２実施形態では、第１、第２ヒータコア１０、２０の入口側タンク部１２、２２を一体化していたが、これらの入口側タンク部１２、２２を別体としても良い。同様に、第１、第２実施形態では、出口側タンク部１３、２３を一体化させていたが、これらの出口側タンク部１３、２３を別体としても良い。なお、第３実施形態の第１タンク部１２、２２および第２タンク部１３、２３についても同様である。  
【００９４】
また、上述の各実施形態では、第１、第２ヒータコア１０、２０のそれぞれに冷却水出口１０ｂ、２０ｂを設けたが、加熱用熱交換器２の冷却水出口を１つとしても良い。例えば、図２に示す加熱用熱交換器２において、１つの出口側タンク６０の内部の仕切壁６１を省略し、１つの出口側タンク６０に冷却水出口を１つ設けても良い。
【００９５】
また、上述の各実施形態では、加熱用熱交換器２の左右方向が、車両左右方向と一致していたが、車両左右方向と一致していなくても良い。
【００９６】
（２）上述の各実施形態では、エンジン３０の第１冷却水出口３１ｂから流出の冷却水は、シリンダヘッド３１を冷却した冷却水のみであったが、シリンダヘッド３１を冷却した冷却水に対してシリンダブロック３２を冷却した冷却水の一部が混入した冷却水でも良い。要するに、エンジン３０の第１冷却水出口３１ｂから主にシリンダヘッド３１を冷却した冷却水が流出するようになっていれば良い。
【００９７】
同様に、エンジン３０の第２冷却水出口３２ｂから流出の冷却水は、シリンダブロック３２を冷却した冷却水のみであったが、シリンダブロック３２を冷却した冷却水に対してシリンダヘッド３１を冷却した冷却水の一部が混入した冷却水でも良い。要するに、エンジン３０の第２冷却水出口３２ｂから主にシリンダブロック３２を冷却した冷却水が流出し、第１冷却水出口３１ｂから流出の冷却水よりも第２冷却水出口３２ｂから流出の冷却水の方が高温になっていれば良い。
【００９８】
ただし、エンジン３０の第２冷却水出口３２ｂから流出の冷却水については、シリンダヘッド３１を冷却した後の冷却水とシリンダブロック３２を冷却した後の冷却水とを全部混合した場合よりも高温とする。これにより、両方の冷却水を全部混合した場合と比較して、高温の冷却水をエンジン３０から流出させることができるからである。
【００９９】
（３）上述の各実施形態では、第２ヒータコア２０に流入する冷却水は、エンジン３０の第２冷却水出口３２ｂから流出の冷却水のみであったが、第１冷却水出口３１ｂから流出の冷却水の一部が混入しても良い。
【０１００】
要するに、主に第２冷却水出口３２ｂから流出の冷却水であって、第１ヒータコア１０に流入する冷却水よりも高温の冷却水が第２ヒータコア２０に流入するようになっていれば良い。ただし、第２ヒータコア２０に流入する冷却水は、第２冷却水出口３２ｂから流出の冷却水と第１冷却水出口３１ｂから流出の冷却水とを全部混合したときの平均温度よりも高温とする。これにより、両方の冷却水を全部混合した場合と比較して、第２ヒータコア２０で加熱後の空気温度を高くできるからである。
【０１０１】
（４）上述の各実施形態では、第１ヒータコア１０がシリンダヘッド冷却後の冷却水を熱源とし、第２ヒータコア２０がシリンダブロック冷却後の冷却水を熱源としていたが、第１ヒータコア１０および第２ヒータコア２０は、他の液体を熱源としても良い。第１ヒータコア１０が第１液体を熱源とし、第２ヒータコア２０が第１液体よりも高温かつ小流量の第２液体を熱源としている場合に、本発明の適用が可能である。
【０１０２】
例えば、ハイブリッド車両に搭載される車両用空調装置においては、第１液体としてインバータ等の電気機器の冷却液を用い、第２液体としてエンジンの冷却液を用いることができる。また、例えば、電気自動車に搭載される車両用空調装置においては、第１液体としてインバータ等の電気機器の冷却液を用い、第２液体として電気ヒータ等の加熱手段によって加熱した高温液体を用いることができる。このように、本発明の車両用空調装置は、ハイブリッド車両以外の車両にも搭載可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１      車両用空調装置
２      加熱用熱交換器
１０    第１ヒータコア（第１熱交換部）
１０ａ  冷却水入口（第１液体の入口）
１０ｂ  冷却水出口（第１液体の出口）
１１    チューブ
１２    入口側タンク部、第１タンク部
１３    出口側タンク部、第２タンク部
２０    第２ヒータコア（第２熱交換部）
２０ａ  冷却水入口（第２液体の入口）
２０ｂ  冷却水出口（第２液体の出口）
２１    チューブ
２２    入口側タンク部、第１タンク部
２３    出口側タンク部、第２タンク部
【図１】
0005531991.tif 000002
【図２】
0005531991.tif 000003
【図３】
0005531991.tif 000004
【図４】
0005531991.tif 000005
【図５】
0005531991.tif 000006
【図６】
0005531991.tif 000007
【図７】
0005531991.tif 000008
【図８】
0005531991.tif 000009
【図９】
0005531991.tif 000010